Порошковая проволока для модифицирования чугуна

 

Изобретение относится к области металлургии и литейного производства , в частности к модифицированию чугуна различньтми добавками. Цель изобретения - стабилизация процесса растворения проволоки, увеличение дисперсности и степени сфероидИзации графитовых включений в чугуне, а также повышение и выравнивание прочностных свойств на 2-2,5% чугуна в различных сечениях отливок, а пластических свойств в 2-2,5 раза. Поройкован проволока состоит из оболочки, изготовленной из алюминиевого сплава с содержанием магния 0,05- 5,8 мас.%. Порошкообразная шихта проволоки содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: магний 24,4-84,4; цериевый мишметапл 0,7- 38,2; железокремниевомагниевый сплав 10,1-63,3; соли редкоземельных металлов цериевой или иттриевой групп 0,3-19,6. При этом коэффициент заполнения порошковой проволоки составляет 10,8-29,8%. 3 табл. i СЛ 6о 1С СХ) 00 00 СЛ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„ЯУ„„1328385 А1 (5D 4 С 21 С 1 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3972511/31-27 (22) 04 .11.85 (46) 07.08.87. Бюл. Р 29 (71) Институт проблем литья АН УССР и Институт электросварки им.Е.О.Патона (72) И.К.Походня, В.С.Шумихин, В.Г.Горенко, О.И.Шинский, В.Ф.Альтер и Н.T.Îâ÷àðåíêî (53) 669.046.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 996465, кл. С 21 С 7/00, 29.07.81.

Гершман Г.Б. Модифицирование чугуна с введением модификатора в расплав в виде проволоки.

Экспресс-информация. Технология и оборудование литейного производства.

Зарубежный опыт, M. НИИмаш, вып.8, 1984. (54)ПОРОШКОВАЯ ПРОВОЛОКА ДЛЯ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЧУГУНА (57) Изобретение относится к области металлургии и литейного производства, в частности к модифицированию чугуна различными добавками. Цель изобретения — стабилизация процесса растворения проволоки, увеличение дисперсности и степени сфероидизации графитовых включений в чугуне, а также повышение и выравнивание прочностных свойств на 2-2,57. чугуна в различных сечениях отливок, а пластических свойств в 2-2,5 раза. Порошковая проволока состоит из оболочки, изготовленной из алюминиевого сплава с содержанием магния 0,055,8 мас.X. Порошкообразная шихта проволоки содержит компоненты при следующем соотношении, мас.Х: магний р

24,4-84,4; цериевый мишметалл 0,738,2; железокремниевомагниевый сплав

10,1-63,3; соли редкоземельных металлов цериевой или иттриевой групп

0,3-19,6. При этом коэффициент заполнения порошковой проволоки состав- 2 ляет 1.0,8-29,8Х. 3 табл.!

328385

1лобретепие относится к::.е -">iлургии и литейному производству, в чаcтности к Вопросу модифицирования чу гуна различными добавками.

Цель изобретения — стабилизация процесса растворения проволоки, увеличение дисперсности и степени сфероидизации графитовых включений в чугуне, а также повышение и выравнивание прочностных свойств чугуна в различных сечениях отливок.

Ввод в состав порошковой проволоки магния обеспечивает получение высоких модифицирующих свойств наполнителя. Ощутимое влияние на форму и размеры графитовых включений и повыление прочностных свойств чугуна на.блодается при содержании в шихте

2ч,А и более магниевого порошка до количеств, превышающих 84,4/, бла— годаря сильному испарению магния наблюдается бурление металла в процессе его поступления в форму и выбросы чугуна из стояка литниковой системы.

При включении в состав шихты наполнителя порошковой проволоки цериевого мишметалла в микроструктуре чугуна наблюдается повышение сфероидальности графитовых включений и за счет этого повышение прочностных свойств. Благоприятное влияние цериевого мишметалла на микроструктуру и свойства чугуна проявляется при содержании его в шихте в количествах

0,7% и больше, а при увеличении его . содержания больше 38,2% в микроструктуре тонких стенок появляется структурно-свободный цементит и это приводит к образованию в отливках трещин.

Ввод в состав шихты наполнителя железокремниевомагпиевого сплава (31(IQI — 1 или ЖКМ-2) обусловлен тем, что он содержит большое количество кремния, который подавляет образование структурно-свободного цементита и способствует выравниванию прочностных свойств чугуна в различных сечениях отливок. Влияние ЖКМ на микроструктуру и свойства чугуна начинает проявляться при его содержа/ нии в шихте наполнителя в количествах 10,1 и больше. Увеличение содержания ЖКМ больше 63,3 невозможно, так как в порошковой проволоке получается определенное соотношение массы оболочки и массы наполнителя и

55 проволоки.

Исследования применения для модифицирования чугуна известного и предлагаемого составов порошковой проволоки проводят в условиях литейного цеха опытного производства.

Составы исследуемых порошковых проволок приведены в табл.1.

Из данных табл.1 видно, что проволока состава 1 содержит меньше магния, солей РЗМ и больше железокремнемагниевого сплава, проволока состава 8 содержит больше магния, а проволока состава 9 содержит. больше цериевого мишметалла, солей РЗМ и меньше железокремнемагниевого увеличение массы ЖКМ в наполнителе возможно только за счет сокращения массы магния и РЗМ, а это снижает модифицирующее действие наполнителя

5 и приводит к ухудшению формы графита и сии>кению прочностных свойств чугуна.

Соли РЗМ цериевой и иттриевой групп входят в состав шихты и обесУ печивают получение в микроструктуре чугуна в различных сечениях отливок большего количества графитовых включений и большую сфероидальность их формы. Положительное влияние солей

РЗМ начинает проявляться при их содер>кании в шихте в количествах 0,3 и больше, а если их количество превышает 19,6%, то в тонких сечениях

20 начинает проявляться структурно-свободный цементит и снижаются прочностпые свойства чугуна.

Использование для изготовления оболочек порошковой проволоки алюминиевого сплава благодаря низкой температуре его плавления обеспечивает быстрое растворение оболочки в

1 чугуне, что способствует стабилизации процесса растворения и повышению

30 степени усвоения материала оболочки чугуном. Содержание в алюминиевом сплаве 0,05-5,8 магния способствует повышению модифицирующего действия порошковой проволоки на чугун.

Повышение модифицирующих свойств проволоки наблюдается при содержании в сплаве 0,05 . и больше магния.

При увеличении содержания магния в сплаве до количеств, превышающих

5,8%, значительно снижаются пластические свойства алюминиевомагниевого сплава и это затрудняет изготовление из него оболочки порошковой

1328385 4

0,26; медь 0,14; никель 0,05; сера

0 031 фосфор 0 07 и железо остальное. Модифицирование порош5 ковой проволокой проводят при температуре чугуна в пределах 1415+

+10 С. сплава, чем указано в предлагаемом составе. Составы 2-7 соответствуют порошковой проволоке предлагаемого состава.

О

В табл.2 приведены свойства и микроструктура чугунов, полученных при его обработке исследуемыми порошковыми проволоками, где дополнительно приведены прочностные харак- 10 теристики чугуна в тонких и толстых сечениях отливок.

Из данных табл.2 видно, что применение порошковой проволоки предлагаемого состава позволяет повысить l5 предел прочности при растяжении в тонких и толстых сечениях отливок до 569-596 и 552-576 МПа соответственно, причем абсолютная разность в прочности материала отливок в толстых 20 и тонких сечениях отливок уменьшается до 14-24 МПа. Предел текучести, относительное удлинение, твердость повышаются до 486-502 МПа; 6,627,4Х; 227-237 are/ . 25

В качестве алюминиевых сплавов для оболочки порошковой проволоки в предлагаемом изобретении применяют алюминиевые деформируемые сплавы.

Для примеров 1-4 используют сплавы 30

АДО, АДХ, ММ, АМг2, которые содержат магний в количестве мас.Х: 0,03;

0,05; 0,37; 2,6 соответственно. Для примеров 5-7 -используют сплавы MN

AMr5; АМг2, содержащие магний в количестве, мас.Х; 0,37Х 5,8; 2,6 соответственно. Для алюминиевой оболочки порошковой проволоки, содержащей магний в количестве более 5,8Х., используют сплав АМг6, который со- 40 держит 5,89Х магния. Полный химический состав сплавов представлен в табл.3.

50

В качестве солей цериевой группы используют галогенид церия СеС1>, а в качестве солей иттриевой группы используют галогениды YC1, УС1 .

Выплавку исходного чугуна проводят в индукционной печи ИЧТ-0,16.

Химический состав исходного чугуна следующий, мас.Х углерод 3,52-3,58; кремний 2,18-2,26; марганец 0,24Ожидаемый экономический эффект от использования порошковой проволоки предлагаемого состава позволит за счет стабилизации процесса растворения порошковой проволоки, повышения прочностных свойств на 2-5,5Х и пластических свойств в 2,0-2,5 раза получить экономический эффект в размере 2,06-2,39 руб. на 1 т отливок из высокопрочного чугуна с шаровидной формой графита °

Формула изобретения

Порошковая проволока для модифицирования чугуна, состоящая из металлической оболочки и порошкообразной шихты, содержащей магний, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью стабилизации процесса растворения проволоки, увеличения дисперсности и степени сфероидизации графитовых включений в чугуне, а также повышения и выравнивания прочностных свойств чугуна в различных сечениях отливок, оболочка изготовлена из алюминиевого сплава с содержанием магния 0,05-5,8Х, а порошкообразная шихта дополнительно содержит цериевый мишметалл, железокремниевый сплав, соли редкоземельных металлов цериевой или иттриевой групп, при следующем соотношении компонентов шихты, мас.Х:

Магний 24,4-84,4

Цериевый мишметалл 0,7-38,2

Железокремниевомагниевый сплав 10,1-63,3

Соли редкоземельных металлов цериевой или иттриевой групп 0,3-19,6 при этом коэффициент заполнения порошковой проволоки составляет 10,8

29,8Х.

1328385

Таблица 1

T 1 I Т Г 1 Г Е

84,4

24,0 24>4

85,0 31,9

45,2

42;О

0,6

14,4

0,7

38,2

5,2

3S,5

2,5

l9,0

20,8

30,7 33,6 10 1

9 5 75,2

63,3

9,5

Соли РЗМ церневой группы 0,2 : 11,6

8 5

0>3

0,8

3,0 20,1

19,6

2 1

+ 4

Оболочка раэрывается при иэготовлении проволоки

10,8 9,9

l8,3 . 23,6

13>4

13>8!

3,1

24,6

29,8

73 0

72,0 72,0

70>6 69>9 7Э

76,0

73,0

77>3

1,0!,О

1,0 1,1 Ь>027

0,026 0,026

«т»

Состав н свойства

Магний

Церневый миюметалл

Соли РЗМ иттриевой группы

Оболочка иэ стальной ленты .

Оболочка нэ алюминия с 0>OЗХ Mg (по массе) Оболочка нэ алюминия с 0,05Х Mg.

Оболочка иэ алюминия

26X Mg

Оболочка иэ алюминия с 37X Mg

Оболочка иэ алюминия с 5>8Х м8

Оболочка иэ алюминия с 5,89X Mg!

«оэффицнент эаполнения порошковой проволоки,X

Масса 1 погонного метра проволоки

Расход порошковой прове»

>лохи от массы чугуна,Х °

Остаточное содернание магния в чугуне

54,3 53,5

l2,9 4,4

0>027 0,032 0,033 0,029 0,028 0 ° 021

1328385

СЧ 1 r

1 1 о л

tf .

1=! ь л л

С >

С1

Ch л

СаЪ ь

»С

СЧ

СО I

I О ь л

СЧ л

1 л

С»Ъ

СЧ м л ь

1 л

СЧ л л О

СЧ ь и л еь

СО k( 4 Г:»

СЧ л л

Щ

8 О,Ь О

Е 4 с ) Г

СЧ

LCl л о л ь ь

° а ь еСЧ 0)

cd е а,л

СЧ 1 О л

СС1

СО

СЧ

СЧ е» СО Д

Ь В О,W- СО С

СЧ Г» Г» б C

I о

Й

Г» %

1 Э

1 Ж

1 И и

1 QJ Э

IQ ж и с0 х о

Э !Г! I и

O E.

Ж Ф

О Е

E Ф х о

cd

О О

Й Р

& и о о х

1 !С!

E 1:, m o

1 О

cd I

1 ! — -4

1»

IO l

cd 1

I 1 —— ч 1

ml

О! й1 О

cd! ! 1 и!

О! —

О1

CdI и

Ц1 (б1

ml

cd l 1

Х(1

О!

1 1(1 ж

4 cd р У.

О о <о

Ж»Э о ж

Р Ж !

" .х

Ж

k(Г"э и

О, cd

В Г4 х х ж и х

Ж Р о ж

Е» 1»

dI O

Э

Ж М ф г а

Ж Э ь|

Э cd о ж

Ж О) аС!

1» и 5 о э

Ж Р ь л

ГО ж л

A оа

Ра

Э О

Д 4

Е4 И

Са) — э ь

8 а, ю ф

Г-а Г»: Г»

СЧ Cd ь ь 8 Оа Ю Ch

ûûME Г:»

С 1 Э

° а Щ М

e aoe оi

4» Г с! Г

СО

СЧ <С!

Э еь аОЬ О СО 1:Г

4 Г»с Г» Р ь

СЧ В л

Й Ь сЧ

& О, С1 - О С:Г

Г» Га 4ь

° Щ л э ь л

1328385

Таблица 3

Марки сплаСодержание элементов мас.Е

Al Cu Mg Mn Se

Fe Kn вов

0,03 0,025 0,25 0,25 0,09 0,1

АДО Осталь- 0,02 ное

АДТ -"- 0,04

0,05 0,024 0,25 0,25 0,07 0,13

09 05 007 01 02

0,15 0,37 1,2

ANr2 -"- 0,1

0,35 0,3 0,15 0,1 0,1

0,35 0,4 0,15 0,08 0,1

0 3 0 35 О 15 О 1 О 1

Составитель Н.Гершанова

Техред А. Кравчук

Корректор H.Ìóñêà

Редактор С.Патрушева

Заказ 3454/29

Тираж 549

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений .и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4

АМг5 -"- О, 1

АМгб -"- 0,1

2,6 0,4

5,8 0,4

5,89 0,5

Примеси не более, 7О